粉體、固體表面電阻率體積電阻率測試儀  測量方法和精確度

1  方法

    測量高電阻常用的方法是直接法或比較法。

    直接法是測量加在試樣上的直流電壓和流過它的電流(伏安法)而求得未知電阻。

    比較法是確定電橋線路中試樣未知電阻與電阻器已知電阻之闊的l=匕值，或是在固定電壓下比較避

        測量試樣及電極的尺寸、表面間隙的寬度g(兩電極之間距離)，精確到?1％。然而如果有必要?對

薄試樣可在有關的規范中規定不同的精確度。

    為測定體積電阻率，應按照有關的規范測量每個試樣的平均厚度，其厚度測量點應均勻地分布在出

被保護電極所覆蓋的整個面積上。

    注：對于薄試樣無論如何在加上電極前測量厚度。

    一般說來，應與條件處理時相同的濕度(浸在液體中的條件處理除外)和溫度下測試電阻。但有時

也可在停止條件處理后的規定時間內進行測量。

通過這兩種電阻的電流。

    附錄A給出了描述這些原理的例子。

    伏安法需要一適當精度的伏特表，但該方法的靈敏度和精確度主要取決于電流測量裝置的性能，該

裝置可以是一個檢流計或電子放大器或靜電計。

    電橋法只需要一靈敏的電流檢測器作為零點指示器，測量精確度主要取決于已知的橋臂電阻器，這

些橋臂電阻應在寬的電阻值范圍次具有高的精密度和穩定性。

    電流比較法的精確度取決于已知電阻器的精確度和電流測量裝置，包括與它相連的測量電阻器的

穩定度和線性度。只要電壓是恒定的，電流的確切數值并不重要。

    對于不大于lO的11次方的電阻?？梢园凑?1．1用檢流計采用伏特計一安培計法來測定其體積電阻率。

對于較高的電阻，則維薦使用直流放大器或靜電計。

    在電橋法中，不可能直接測_量短路試樣中的電流(見11．1)。

    利用電流測量裝置的方法可以自動記錄電流，以簡化穩態測試過程(見11．1)。

    現已有測量高電阻的一些專門的線路和儀器。只要它們有足夠的精確度和穩定度，且在需要時能

使試樣完全短路并在電化前測量電阻值，均可使用。

6．2精確度

    對于低于10的十次方的電阻，測量裝置測量未知電阻的總精確度應至少為?10％。而對于更高的電阻，應至少為?20％。詳見附錄A。

6。3  保護

    組成測量線路黲絕緣材料，最好應具有與被試材料差不多的性能。試樣的測量誤差可以由下列原

因產生：

    a)  外來寄生電壓的雜散電流，通常不知道它的大小，并具有漂移的特點；

    })、  具有未知而易變的電阻值的絕緣與試樣電阻、標準電阻器或電流測量裝置的不正常的分路。

    使線路所有部分在使用狀忑下有盡可能高的絕緣電阻來近似地修正這些影響因素。這種做法可能

導致測試設備很笨重，而又不足以測量高于幾百兆歐的絕緣電阻。較為滿意的修正方法是使用保護技術來實觀。保護就是在所有關鍵的絕緣部位插入保護導體，保護導體截住所有可能引起誤差的雜散電流。這些保護導體聯接在一起，組成保護系統并與測量端形成三端網絡。當線路聯接恰當時，所有外來寄生電壓產生的雜散電流被保護系統分流到測量電路以外，任一測量端到保護系統的絕緣電阻與一電阻低得多的線路元件并聯，試樣電阻僅限于兩測量端之間。采用這個技術可大大地減小誤差概率。圖1為使

用保護電極測量體積電阻和表面電阻的基本線路。

    圖5和7，給出了電流測量法中保護系統的使用方法，圖中指出保護系統接到電源和電流測量裝置的連接點。蠶6表示惠斯登電橋法，其保護系統接到兩個較低電阻值的橋臂的連接點上。在所每顯況下，盈搜系統必須完善，包括對測試人員在測量時操作的任何控制儀器的保護。

 在保護端和被保護端之闖所存在的電解電動勢、接觸電動勢或熱電動勢較小時，均能被補償掉，使這樣的電動勢在測量中不會引入顯著的誤差。

    在電阻測量法中。由于電流測量裝置與被保護端和保護系統之間的電阻并聯可能產生誤差，因此，這個電阻、至少為電流測量裝置電阻的10倍，最好為100倍。在有些電橋法中，保護端和測量端具有大致相同的電位，不過電橋中藥一拿標準電阻器與不保護端和保護系統之間的電阻是并聯的。這個電阻應至少為標準電阻的lO倍，最好為1 O0倍。

    為確保設備的操作令人滿意，直先斷開電源和試樣的連線進行一次測量。此時，設備應在它的靈敏

度許可范國內指示出無窮大的電阻。如果有一些已知電阻值的標準電阻，則可用來檢查設備運行是否

良好。

什么是體積電阻率？

　　體積電阻率，是材料每單位體積對電流的阻抗，用來表征材料的電性質。通常體積電阻率越高，材料用做電絕緣部件的效能就越高。通常所說的電阻率即為體積電阻率。

　　，式中，h是試樣的厚度（即兩極之間的距離）；S是電極的面積，ρv的單位是Ω?m（歐姆?米）。

　　材料的導電性是由于物質內部存在傳遞電流的自由電荷，這些自由電荷通常稱為載流子，他們可以是電子、空穴、也可以是正負離子。在弱電場作用下，材料的載流子發生遷移引起導電。材料的導電性能通常用與尺寸無關的電阻率或電導率表示，體積電阻率是材料導電性的一種表示方式。

　　簡言之，在絕緣材料里面的直流電場強度與穩態電流密度之商,即單位體積內的體積電阻.

　　什么是表面電阻率？

　　表面電阻：在試樣的某一表面上兩電極間所加電壓與經過一定時間后流過兩電極間的電流之商；訪伸展流主要為流過試樣表層的電流,也包括一部分流過試樣體積的電流成分.在兩電極間可能形成的極化忽略不計.

　　表面電阻率：在絕緣材料的表面層的直流電場強度與線電流密度之商,即單位面積內的表面電阻.

測試步驟：

1、測試溫度23?2℃，相對濕度65?5%，無外界電磁場干擾環境中進行。

2、測試時對試樣所加電壓為100V~500V的直流電壓，選擇電壓檔次。

3、將試樣倒入高壓電極內，使液面剛好和環電極下緣全部接觸為止。

4、將充分放電后的試樣和電極，按固體（液體）體積及表面電阻率測試儀要求接線。

外電極（高壓電極）接高固體（液體）體積及表面電阻率測試儀的高壓輸出端。

內電極（測量電極）接固體（液體）體積及表面電阻率測試儀的測量端。

中電極（環電極）接固體（液體）體積及表面電阻率測試儀的接地端。

5、儀器預熱30分鐘，穩定后調整儀器（調零），加上試驗1分鐘，讀取電阻指示值，然后放電1分鐘，再測試一次，以二次的算術平均值作為試驗樣品電阻指示值。

材料說明

　　A、通常,絕緣材料用于電氣系統的各部件相互絕緣和對地絕緣,固體絕緣材料還起機械支撐作用.一般希望材料有盡可能高的絕緣電阻,并具有合適的機械、化學和耐熱性能.

　　B、體積電阻班組可作為選擇絕緣材料的一個參數,電阻率隨溫度和濕度的京戲化而顯著變化.體積電阻率的測量常常用來檢查絕緣材料是否均勻,或都用來檢測那些能影響材料質量而又不能作其他方法檢測到的導電雜質.

　　C、當直流電壓加到與試樣接觸的兩電極間時,通過試樣的電流會指數式地衰減到一個穩定值.電流隨時間的減小可能是由于電介質極化和可動離子位移到電極所致.對于體積電阻小于10的10Ω.m

　　的材料,其穩定狀態通常在1min內達到.因此,要經過這個電化時間后測定電阻.對于電阻率較高的材料,電流減小的過程可能會持續幾分鐘、幾小時、幾天,因此需要用較長的電化時間.如果需要的話,可用體積電阻率與關系來描述材料的特性.

　　D、由于體積電阻總是要被或多或少地包括到表面電阻的測試中去,因些近似地測量表面電阻,測得的表面電阻值主要反映被測試樣表面污染的程度.所以,表面電阻率不是表面材料本身特性的參數,而是一個有關材料表面污染特性的參數.

　　當表面電阻較高時,它常隨時間以不規則的方式變化.測量表面電阻通常都規定11min的電化時間.

安全注意事項

1.使用前務必詳閱此說明書，并遵照指示步驟，依次操作。

2.請勿使用非原廠提供之附件，以免發生危險。

3.進行測試時，本儀器測量端高壓輸出端上有直流高壓輸出，嚴禁人體接觸 ，以

免觸電。

4.為避免測試棒本身絕緣泄漏造成誤差，接儀器測量端輸入的測試棒應盡可 能懸

空，不與外界物體相碰。

5. 當被測物絕緣電阻值高，且測量出現指針不穩現象時，可將儀器測量線屏蔽端夾子接上。例如：對電纜測纜芯與纜殼的絕緣時，除將被測物兩端分別接于輸入端與高壓端，再將電纜殼，芯之間的內層絕緣物接儀器“G”，以消 除因 表面漏 電而 引起的測 量誤 差。也 可用 加屏蔽 盒的 方法， 即將 被測物 置于 金屬屏 蔽盒 內，接 上測 量線。

典型應用

1.硫化橡膠體積、表面電阻率測定

2.測量防靜電鞋、導電鞋的電阻值

3.測量防靜電材料的電阻及電阻率

4.測量計算機房用活動地板的系統電阻值

5.測量絕緣材料電阻(率)

6.光電二極管暗電流測量

7.物理,光學和材料研究

8.高分子材料表面體積電阻率測定

　報告

報告應至少包括下述情況：

a)電阻率測試儀（電阻率測定儀）關于材料的說明和標志（名稱、等級、顏色、制造商等）；

b)電阻率測試儀（電阻率測定儀）試樣的形狀和尺寸；

c)電阻率測試儀（電阻率測定儀）電極和保護裝置的形式、材料和尺寸；

d)電阻率測試儀（電阻率測定儀）試樣的處理（清潔、預干燥、處理時間、濕度和溫度）等；

e)電阻率測試儀（電阻率測定儀）試驗條件（試樣溫度、相對由度）；

f)電阻率測試儀（電阻率測定儀）測量方法；

g)電阻率測試儀（電阻率測定儀）施加電壓；

h)電阻率測試儀（電阻率測定儀）體和、電阻率（需要時）；

注1：當規定了一個固定的電化時間時，注明此時間，給出個別值，并報告中值作為體積電阻率。

注2： 當在不同的電化時間后測試時，應按如下要求報告：

當在相同的電化時間里試樣達到一個穩定狀態肘，給出個別值，并報告中值作為體積電阻率。在這個電化時間里有某些試樣不能達到穩定狀態，則報告不能達到穩定狀態的試樣數，并分別地給出它們的結果。當測試結果取決于電化時間時，則報告它們之間的關系，例如．以圖的形式或給出在電化Imin、10min和100min后的體積電阻率的中值。

i)表面電阻率（需要時）：

給出電化時間為1 min的個別值，并報告其中值作為表面電阻率。

儀器測量常見問題

9.1為什么在測量同一物體時用不同的電阻量程有不同的讀數？

    這是因為測量電阻時為防止過電壓損壞儀器，如果出現過量程時儀器內保護電路開始工作，將測試電壓降下來以保護機內放大器。在不同的電壓下測量同一物體會有不同的結果。而且當測量電阻時若讀數小于199，既只為三位數且di一位數為1時，其準確度要下降。所以在測量電阻時當di一次讀數從1變為某一讀數時，不應再往更高的量程扭開關以防對儀器造成過大的電流沖擊。在實際使用時，即讀數位數多的比讀數位數少的準確度高。

9.2為什么測量一些物體的電流時用不同的量程也會出現測出結果相差較大？

    這是因為一般物體輸出的電流不是恒定流，而儀器有一定內阻，若在儀器上所選量程的內阻過大以至于在儀器上的電壓降影響被測物體的輸出電流時會造成測量誤差。一般電流越小的量程內阻越高，所以在測量電流時應選用電流大的量程。在實際使用時即只要電流表有讀數時，讀數位數少的小的比讀數位數多的準確度高。

9.3為什么測量時儀器的讀數總是不穩？

    一般的材料其導電性不是嚴格像標準電阻樣在一定的電壓下有很穩定的電流，有很多材料特別是防靜電材料其導電性不符合歐姆定律，所以在測量時其讀數不穩。

    這不是儀器的問題，而是被測量物體的性能決定的。有的標準規定以測量1分鐘時間的讀數為準。通常在測量高電阻或微電流時測量準確度因重復性不好，對測量讀數只要求2位或3位。另外在測量大電阻時如果屏蔽不好也會因外界的電磁信號對儀器測量結果造成讀數不穩。

9.4為什么測量完畢時一定要將量程開關再撥到104檔后才能關電源？

    這是因為在測量時被測物體及儀器輸入端都有一定的電容，這個電容在測量時已被充電到測量電時的電壓值，如果儀器不撥到104擋后關電源這個充電后的電容器會對儀器內的放大器放電而造成儀器損壞。當被測量物體電容越大，測試電壓越高時，電容器所儲藏的電能越大，更容易損壞儀器，特別是在電阻的高量程或電流的低量程時因儀器非常靈敏，儀器過載而損壞的可能性更大。所以一定要將量程開關再撥到104擋后才能關電源。

9.5為什么在測量電阻過程中不要改變對被測物的測試電壓？

    在測量電阻過程中如果改變對被測物的測試電壓，無論電壓變高或變低時都將會產生大脈沖電流，這個大的電流很有可能使儀器過量程甚至更損壞儀器。另一方面如果電壓突然變化也會通過被測量物體的（分布）電容放電或反向放電對測量儀器造成沖擊而損壞儀器。有的物體的耐壓較低，當您改變測量電壓時有右能擊穿而產生大電流損壞儀器。如果要改變測量電壓，在確保被測量物體不會因電壓過高擊穿時，要先將量程開關撥到104檔后關閉電源，再從儀器后面板調整到所要求的電壓。有的材料是非線性的，即電壓與電流是不符合歐姆定律，有改變電壓時由于電流不是線性變化，所以測量的電阻也會變化。

9.6為什么測量完畢要將電壓量程開關再撥到10V檔后關閉電源？

    這是因為機內的電容器充有很高的電壓（zui高電壓達1200V以上），這些電容器的所帶的電能保持較長的時間，如果將電壓量程開關再撥到10V檔后關閉電源，則會將機內的高壓電容器很快放電，不會在測量的高壓端留有很危險的電壓造成電擊。如果僅撥電源線而不是將電壓調至10V檔，雖然斷了電源，但機內高壓電容器還有會因長時間保持很高的電壓，將會對人員或其它物體造成電擊或損壞。在儀器有問題時也不要隨便打開機箱因機內高壓造成電擊，要將儀器找專業技術人員或寄回廠家修理。